C++中的继承

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1.Cpp中的继承

• 面向对象程序设计中最重要的一个概念是继承。继承允许我们依据另一个类来定义一个类，这使得创建和维护一个应用程序变得更容易。这样做，也达到了重用代码功能和提高执行时间的效果。当创建一个类时，您不需要重新编写新的数据成员和成员函数，只需指定新建的类继承了一个已有的类的成员即可，这个已有的类称为基类，新建的类称为派生类。继承代表了is a关系。例如，哺乳动物是动物，狗是哺乳动物。因此，狗是动物。

2.基类&派生类

• 一个类可以派生自多个类，这意味着，它可以从多个基类继承数据和函数。定义一个派生类，我们使用一个类派生列表来指定基类。类派生列表以一个或多个基类命名，形式如下：

      class derived-class: access-specifier base-class
  

  • 访问修饰符access-specifier: public、protected 或 private 其中的一个,默认是private
  • base-class: 基类的名字
  • derived-class: 派生类的名字
• 继承的实例如下：

      #include "iostream"
  
      using namespace std;
  
  
      class Shape{
          public:
              void setWidth(int w){
                  width = w;
              }
              void setHeight(int h){
                  height = h;
              }
          protected:
              int width;
              int height;
      };
  
      class Rect: public Shape{
          public:
              int getArea(){
                  return width * height;
              }
      };
  
      int main(){
          Rect r1;
          r1.setWidth(3);
          r1.setHeight(4);
          cout << "r1对象的面积是: " << r1.getArea() << endl;
          return 0;
      }
  

3.访问控制和继承

• 派生类可以访问基类中所有的非私有成员。因此基类成员如果不想被派生类的成员函数访问，则应在基类中声明为private。可以根据访问权限总结出不同的访问类型，如下所示：
  
  

  访问控制和继承.png
• 一个派生类继承了所有的基类方法，但下列情况除外：
  • 基类的构造函数、析构函数和拷贝构造函数;
  • 基类的重载运算符;
  • 基类的友元函数.

4.继承类型

• 当一个类派生自基类，该基类可以被继承为public、protected或private几种类型。继承类型是通过上面讲解的访问修饰符 access-specifier来指定的。几乎不使用protected或private继承，通常使用public继承。当使用不同类型的继承时，遵循以下几个规则：
  • 公有继承（public）：基类中所有 public 成员在派生类中为 public 属性；基类中所有 protected 成员在派生类中为 protected 属性；基类中所有 private 成员在派生类中不能使用。基类的私有成员不能直接被派生类访问，但是可以通过调用基类的公有和保护成员来访问。
  • 保护继承（protected）：基类中的所有 public 成员在派生类中为 protected 属性；基类中的所有 protected 成员在派生类中为 protected 属性；基类中的所有 private 成员在派生类中不能使用。
  • 私有继承（private）：基类中的所有 public 成员在派生类中均为 private 属性；基类中的所有 protected 成员在派生类中均为 private 属性；基类中的所有 private 成员在派生类中不能使用。
• 基类的 private 成员不能在派生类中使用，并没有说基类的 private 成员不能被继承。实际上，基类的 private 成员是能够被继承的，并且（成员变量）会占用派生类对象的内存，它只是在派生类中不可见，导致无法使用罢了。private 成员的这种特性，能够很好的对派生类隐藏基类的实现，以体现面向对象的封装性。
• 使用 using 关键字可以改变基类成员在派生类中的访问权限，例如将 public 改为 private、将 protected 改为 public。using 只能改变基类中 public 和 protected 成员的访问权限，不能改变 private 成员的访问权限，因为基类中 private 成员在派生类中是不可见的，根本不能使用，所以基类中的 private 成员在派生类中无论如何都不能访问。

5.多继承

• 多继承即一个派生类可以有多个基类，它继承了多个基类的特性，C++类可以从多个类继承成员，语法如下：

      class 派生类名：继承方式1 基类名1, 继承方式2,基类名2,.....{
          派生类的主体
      };
  

• 其中，访问修饰符继承方式是public、protected 或 private其中的一个，用来修饰每个基类，各个基类之间用逗号分隔，实例如下：

      // 多继承
      class Shape{
          public:
              void setWidth(int w){
                  width = w;
              }
              void setHeight(int h){
                  height = h;
              }
          protected:
              int width;
              int height;
      };
  
      class Rect: public Shape{
          public:
              int getArea(){
                  return width * height;
              }
      };
  
  
      
      class PaintCost{
          public:
              int getCost(int area){
                  return area * 66;
              }
      };
  
  
  
      class D: public Shape, public PaintCost{
          public:
              int getArea(){
                  return width * height;
              }
      };
  
      int main(){
          D d;
          int area;
          d.setWidth(4);
          d.setHeight(5);
          area = d.getArea();
          cout << "总面积是: " << d.getArea() << endl;
          cout << "总代价是: " << d.getCost(area) << endl; 
          return 0;
      }
  

• 环状继承,如A->D,B->D,C->(A,B),如下所示：

      class D{.....};
      class A: public D{......};
      class B: public D{......};
      class C: public A, public B{.....};
  

• 上面的继承方法会使D创建两个对象,要解决上面问题就要用虚拟继承格式，格式是: class 派生类名: virtual 继承方式 基类名

      class D{.....};
      class A: virtual public D{......};
      class B: virtual public D{......};
      class C: public A, public B{......};
  

• 虚继承: 在创建父类对象的时候会创建一个虚表，实例如下：

      // 虚继承
      class D{
          public:
              D(){
                  cout << "D对象的构造函数\n";
              }
              ~D(){
                  cout << "D对象的析构函数\n";
              }
          protected:
              int d;
      };
  
      class B: virtual public D{
          public:
              B(){
                  cout << "B对象的构造函数\n";
              }
              ~B(){
                  cout << "B对象的析构函数\n";
              }
          protected:
              int b;
      };
  
      class A: virtual public D{
          public:
              A(){
                  cout << "A对象的构造函数\n";
              }
              ~A(){
                  cout << "A对象的析构函数\n";
              }
          protected:
              int a;  
      };
  
      class C: public A, public B{
          public:
              C(){
                  cout << "C对象的构造函数\n";
              }
              ~C(){
                  cout << "C对象的析构函数\n";
              }
          protected:
              int c;
      };
  
      int main(){
          C c; // D B A C
          cout << "sizeof(c) = " << sizeof(c) << endl;
          return 0;
      }
  

6.继承中注意的知识点

• 派生类构造函数的调用顺序:
  • 基类的构造函数
  • 子对象类的构造函数
  • 派生类的构造函数
• 派生类的构造函数的初始化列表中,可以包含:
  • 基类的构造函数
  • 派生类中子对象的初始化
  • 派生类中一般数据成员的初始化
• 解释:派生类中的基类子对象和子对象必须初始化，初始化在派生类的构造函数的初始化列表中，如果初始化列表中没有进行初始化，则调用缺省的构造函数进行初始化。基类子对象初始化应该在基类的构造函数中完成